Marzenie o metodach leczenia raka, które ze snajperską precyzją trafiałyby w nowotwór, zostawiając inne części ciała nienaruszone, ma ponad 100 lat. Pod koniec XIX w. noblista z dziedziny fizjologii i medycyny Paul Ehrlich poszukiwał „magicznych pocisków” (magische Kugeln), którymi miały być toksyny działające na jeden typ komórek. Trutka byłaby „przypięta” do substancji wykrywającej nowotwór i w ten sposób precyzyjnie trafiałaby do celu, zamiast rozlewać się po całym ciele.

Jedną z metod, którą uważa się potencjalnie za taki „magiczny pocisk”, jest chemoembolizacja, która razi raka podwójnie: nie tylko dostarcza leki w obręb nowotworu, ale też głodzi guza, blokując prowadzące do niego naczynia krwionośne. – Wykorzystuje się do tego specjalne kapsułki o średnicy kilkudziesięciu, kilkuset mikrometrów – tłumaczy dr Roman Szafran z Zakładu Inżynierii Chemicznej na Wydziale Chemicznym Politechniki Wrocławskiej. – Takie kapsułki mogą uwalniać swoją zawartość nawet kilka miesięcy, a gdy pacjent wyzdrowieje – znikają. Problem polega na tym, że wykorzystywane obecnie kapsułki mają za duże rozmiary i nie wnikają do naczyń włosowatych guza – mówi naukowiec, którego wynalazek pozwala właśnie na tworzenie takich mniejszych kapsułek.

Urządzenie mikrofluidalne do enkapsulacji substancji aktywnych wygląda jak mała, plastikowa płytka (przy czym słowo „urządzenie” w tym kontekście może być mylące, bo wynalazek nie ma ruchomych części). Jeśli weźmie się ją do ręki, widać dokładnie, że wewnątrz płytki jest system cieniutkich kanalików. Do płytki podłącza się rurki o mikroskopijnej średnicy – to one będą dostarczać substancje, z których następnie powstaną kapsułki.

Cała magia odbywa się wewnątrz płytki i jest oparta na prostych zasadach hydrodynamiki, czyli transportu płynów. Przez urządzenie przepływa oleista ciecz, do której przez specjalną dyszę wpuszczane są krople roztworu wodnego zawierającego m.in. lek. Kiedy kropla wpada do oleju, to dzięki reakcji chemicznej na jej powierzchni tworzy się cienka powłoka ochronna, która zamyka w swoim wnętrzu zawartość kropli. Proces tworzenia warstwy ochronnej nazywa się sieciowaniem i od tego procesu zależy między innymi grubość powłoki, a tym samym jej przepuszczalność i trwałość. Tym procesem można łatwo i precyzyjnie sterować, zmieniając długość mikrokanału, a tym samym czas, w jakim kropla ma styczność z olejem.

– Wynalazek obejmuje urządzenie do wytwarzania bardzo małych kapsułek o średnicy kilkukrotnie mniejszej od ludzkiego włosa oraz metodę jego wytwarzania, ale nie przesądza o tym, z czego kapsułki mają być zrobione. Tym bardziej że dobór tych substancji – w tym membrany ochronnej – będzie miał wpływ na zachowanie się kapsułki w organizmie pacjenta – tłumaczy dr Szafran.

Zmniejszenie wymiarów kapsułek niesie ze sobą niebezpieczeństwo, że popłyną one z krwią i doprowadzą do zatoru w innym organie. Dzięki dolnośląskiej metodzie można jednak wytwarzać kapsułki o różnych kształtach, m.in. wydłużone. Dzięki temu taka kapsułka zatrzyma się na zakręcie naczynia krwionośnego. Te w guzach nowotworowych są nieregularne i bardziej poskręcane niż w zdrowych tkankach i to chcemy wykorzystać. Opracowana przez dra Szafrana metoda rozwiązuje kilka problemów obecnie stosowanych sposobów produkcji kapsułek, m.in. tego, że są zawsze kuliste (o czym niżej), powstają w różnych rozmiarach (a chcielibyśmy otrzymywać zawsze w tym samym, ewentualnie mieć wpływ na wartość parametru), a także mogą sklejać się ze sobą w środowisku produkcyjnym.

Opracowana przez wrocławskiego naukowca metoda nadawałaby się także do enkapsulacji, czyli zamykania w kapsułkach komórek macierzystych, które często podczas przeszczepiania giną pod wpływem zewnętrznych czynników. Otoczenie ich ochronną membraną pozwoliłoby im lepiej przeżyć np. transport. Doktor Szafran wyobraża sobie, że urządzenie mogłoby być wytwarzane i wykorzystywane masowo przez personel medyczny jak strzykawki jednorazowe. Lekarz w trakcie operacji mógłby wytwarzać odpowiednią dawkę kapsułek, a następnie urządzenie trafiałoby do kosza. Biorąc pod uwagę koszt produkcji, prościej będzie je wyrzucić, niż sterylizować po zabiegu.

Chemoembolizację stosuje się w przypadku nowotworu wątroby, będącego na trzecim miejscu niechlubnej statystyki sprawców zgonów na świecie wśród chorób onkologicznych w 2013 r. Sam zabieg polega na wprowadzeniu do tętnicy wątrobowej, przez tętnicę udową w pachwinie, kapsułek za pomocą cewnika. – Niestety na obecnym etapie jest to jedynie terapia przedłużająca życie pacjenta – mówi dr Szafran. Naukowiec ma jednak nadzieję, że coraz lepsze zrozumienie nowotworów pozwoli uczynić ją znacznie skuteczniejszą.

Chemoembolizacja należy do terapii celowanych (w odróżnieniu od chemioterapii, która oddziałuje na cały organizm), ale nie jest jedyną tego typu metodą, nad jaką pracują naukowcy. Duże nadzieje wiąże się również z metodami, które polegają na walce z nowotworem przy pomocy naszego układu odpornościowego. Niedawno na corocznym spotkaniu Amerykańskiego Towarzystwa na rzecz Postępu w Nauce (AAAS; to m.in. wydawcy czasopisma „Science”) podano wstępne, niepublikowane jeszcze wyniki terapii, w której do walki z nowotworem kieruje się limfocyty T, kluczowy element naszej obrony immunologicznej.

Limfocytom pobranym od pacjentów daje się specjalny klucz, który pasuje tylko do zamka, w który wyposażone są komórki nowotworowe. Tym kluczem jest specjalny receptor, który łączy się tylko z pewnym białkiem wmontowanym w ścianę chorych komórek. Kiedy tak „zaprogramowane” limfocyty trafiają na białko, to niszczą komórki. Efekt terapii był zdumiewający: na 29 pacjentów z białaczką aż 27 wyzdrowiało. Niestety, wystąpiły efekty uboczne; kilku pacjentów doznało rozległego stanu zapalenia i musiało być skierowanych na oddział intensywnej terapii. Dwoje pacjentów zmarło.

Bez względu na to, w jaki sposób ostatecznie będziemy leczyć raka – wciąż czekamy na magiczny pocisk Ehrlicha.